内燃机设计课后复习题答案(袁兆成主编)u
《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)课件
第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 τ2785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽油机优点：1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。
因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。
内燃机原理习题与答案PDF
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《内燃机学》第4版课后习题答案
《内燃机学》课后习题答案（第4版）第一章概论1-1.内燃机发明对工业进程的影响。
①内燃机的发明，既给传统的动力机械创造了新的动力源，又推动了一大批新兴工业产业（例如交通运输、发电、工程机械等）落地生根，在一定程度解放了生产力，促进了人类工业文明的发展。
②内燃机的发明，带动了包括石油炼制、钢铁、汽车等一大批上下游企业的产生与发展，给国民经济发展创造了新支柱，并推动很多国家走上了工业化道路。
1-2.内燃机燃料和润滑油对内燃机技术进步的影响。
①内燃机的燃料众多，常见的有汽油、柴油、煤油、气体燃料等，不同的燃料物理化学性质不同，对内燃机的要求也不同，根据内燃机的实际工作情况合理选择不同的燃料，不仅可以提高内燃机的动力性、经济性，降低排放，还能带动内燃机新型燃烧技术的发展与完善。
②内燃机内部的摩擦副众多，工作时的摩擦损失不仅会降低内燃机的机械效率，还会加剧零部件的摩擦，降低内燃机寿命。
采用润滑油对关键零部件进行润滑，对于提高内燃机效率、延长寿命极为重要。
1-3.内燃机引进技术消化和吸收存在的问题。
国外内燃机于1901年开始进入中国市场，随后中国的一些工厂开始借鉴仿制，经历了由单缸到双缸，由低速到高速的过程。
新中国成立后，我国通过自主研发、仿制和接受援建，成立了一大批内燃机骨干企业，内燃机工业初具规模。
20世纪60年代，我国的内燃机由仿制转为自主研制生产，由小批量生产转为大批量生产，功率大大提高，并逐渐在农业、发电、船舶等领域得以应用。
20世纪80年代后，内燃机行业进行了一系列调整和改革，技术水平有所提高，很多合资企业出现，新型内燃机的研制受到重视，并逐渐融入了世界内燃机工业体系。
1-4.车用内燃机发展技术分析。
内燃机作为一种热动力装置，发明之初人们更倾向于它的动力性能与热效率，前期的一系列改进与创新也主要围绕效率和动力性能展开，并逐渐对其他方面的性能进行优化。
经历了一个半世纪的发展，在燃烧理论的指导下，通过材料、机械加工、燃料、电控等技术的发展与完善，其动力性、经济性、耐久性等技术指标的强化程度不断提高，满足了绝大部分固定和移动用途的要求，取得了广泛的应用。
内燃机设计答案
第一章根据公式，，可以知道，当设计的活塞平均速度增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？汽油机的主要优点是什么？柴油机的主要优点是什么？假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？柴油机与汽油机的缸径、行程都一样，假设D=90mm、S=90mm，是否都可以达到相同的最大设计转速（比如n=6000r/min）？为什么？活塞平均速度提高，可以强化发动机动力性，请分析带来的负作用是什么？目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些？请分别简要叙述原因。
内燃机仿真设计手段主要有那些？某发动机为了提高功率，采用了扩大气缸直径的途径，如果气缸直径扩大比较多，比如扩大5毫米，与之相配合的还要改变哪些结构的设计？还要进行哪些必要的计算？某发动机由于某种原因，改变了活塞行程，与之相配合的还要进行哪些结构更改设计和计算？发动机工程数据库在内燃机开发设计中有何重要作用？已知某轿车4缸汽油机采用自然吸气方式，每缸4气门，设计转速是6000r/min，气缸直径D=86mm，活塞行程S=90mm，试确定该发动机的标定功率，最大扭矩和最大扭矩对应的转速摩擦损失增加，机械效率ηm下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承载能力下降，发动机寿命降低。
惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv下降。
2.柴油机优点：1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO和HC的排放比汽油机少。
汽油机优点：1）空气利用率搞，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)
（1）一阶往复惯性力的平衡分析： 如上图所示，以气缸夹角平分线为始点，左右两列气缸的一阶往复惯性 力分别为 =Ccos( + ) = Ccos( ) 向x轴和y轴投影，再求和，得 = + =Ccos
?(1+cos ) = + =Csin ?(1-cos ) 合力 = =C
合力方向 =arctan
而
, Ф1 = ,则由 ，可以求出所有集中质量的绝对振幅
第五章：配气机构设计
5-1配气机构中平底挺柱的几何运动速度与凸轮接触点偏心距的关系如 何？设计平底挺柱时，挺柱底面半径要满足什么要求？ 答：数值相等。平底挺柱的底面半径要大于最大偏心距，也就是在数值 上要大于挺柱的最大几何速度。 5-2气门通过时间断面是如何求出的？ 答： ，其中 5-3配气凸轮除工作段外，都要有缓冲段，为什么？ 答：1）由于气门间隙的存在，使得气门实际开启时刻迟于挺柱动作时 刻 2）由于弹簧预紧力的存在，使得机构在一开始要产生压缩弹性变形， 等到弹性变形力克服了气门弹簧预紧力之后，气门才能开始运动 3）由于缸内气压力的存在，尤其是排气门，气缸压力的作用与气门弹 簧预紧力的作用相同，都是阻止气门开启，使气门迟开。 上述原因的综合作用使得气门的实际开启时刻迟于理论开启时刻，若没 有缓冲段，气门的初速度短时间内由零变得很大，有很强的冲击作用。 同样，当气门落座时末速度很大，会对气门座产生强烈冲击，气门机构 的磨损和噪声加剧。为了补偿气门间隙以及预紧力和气缸压力造成的弹 性变形，要在实际工作段前后增设缓冲段，保证气门开启和落座时处于 很小的速度。 5-4凸轮缓冲段由等加速—等速两段组成，已知缓冲段高度H0、速度 v0、缓冲段包角 ，等加速度包角 ，请写出缓冲段各段的方程式。 答：等加速段： ，
（完整版）内燃机原理课后习题与答案
（完整版）内燃机原理课后习题与答案第一章发动机的性能1. 简述发动机的实际工作循环过程。
1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。
此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。
2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。
压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。
3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。
作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。
4）膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。
（5 ）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。
3. 提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。
提高工质的绝热指数K可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。
⑵?采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。
⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。
⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。
⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。
⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。
4. 什么是发动机的指示指标？主要有哪些？它主要有：指示功和平均答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。
指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。
5. 什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。
主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n 和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率?有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。
内燃机设计答案
第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 ，可以知道，当设计的活塞平均速度Vm 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？答：①摩损增，机效ηm 下，活塞组的热负荷增，机油温度升，承载力下，发寿命降。
②惯增，导致机负和机振加剧、ηm 降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？答：柴优：1）燃经好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可通过增压、扩缸来增加功率 4）防火安全性好，因为柴油挥发性差 5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽优：1）空利率搞，n 高，因而PL 高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽升功率高，在相同进气方式的条件下，①由PL=Pme*n/30τ可知，平均有效压力相差不多。
但由于柴后燃较多，在缸径相同时，转速明显低于汽，因此柴油机的升功率小。
②柴的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同时，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽升功率低。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？ 答：.汽能，柴不能。
因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。
缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。
1-6目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些？为什么？答：新型燃烧室，多气门（提高ηv ），可变配气相位VVT （提高ηv ），可变进气管长度（提高ηv ）,可变压缩比，可变增压器VGT 、VNT （可根据需要控制进气量），机械-涡轮复合增压，顶置凸轮机构DOHC 、SOHC （结构紧凑，往复惯性力小）。
《内燃机设计》课后习题标准答案(袁兆成主编)
《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 τ2785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽油机优点：1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。
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内燃机原理课后练习及答案第一章发动机性能1。
简要描述发动机的实际工作循环过程。
1)进气过程:为了使发动机连续运转，新鲜的工作介质必须连续吸入，即吸入过程。
此时，进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点移动到下止点。
2)压缩过程:此时，进气门和排气门关闭，活塞从下止点移动到上止点，气缸中的工作介质被压缩和加热。
压力不断上升，工作介质的压缩程度用压缩比表示。
3)燃烧过程: 在此期间，进气门和排气门关闭，活塞位于上止点前后。
其作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度增加，燃烧放热更多，在上止点附近热效率更高。
4)膨胀过程:此时，进气门和排气门关闭，高温高压工作介质推动活塞从上止点向下运动到点膨胀做功，气体的压力和温度也迅速下降。
(5)排气过程:当膨胀过程接近尾声时，排气阀打开，废气开始通过自身压力自由排出。
膨胀过程结束后，活塞从下止点返回上止点，排出气缸中的废气。
3.提高发动机实际工作循环热效率的基本方法是什么？可以采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本方法是:减少传热损失、燃烧损失、通风损失、不完全燃烧损失、工作流体流动损失和工作流体泄漏损失。
可以采取的提高工作介质绝热指数κ的基本措施是:(1)减小燃烧室面积和缩短后燃期可以减少传热损失。
⑵采用最佳点火提前角和供油提前角可以减少提前燃烧或补燃损失。
(3)多气门、最佳气门正时和最佳进排气系统可降低通风损失。
(4)加强燃烧室内的气流运动，提高混合气体的均匀性，优化混合气体的浓度，可以减少不完全燃烧损失。
(5)优化燃烧室结构，降低缸内流量损失。
[6]采用合理的气缸间隙，提高各密封面的密封性能，减少工作介质的泄漏损失。
4.发动机的指示器是什么？主要有哪些？回答:基于工作介质在活塞上做功的指数称为指示器性能指数。
它主要包括:指示器工作和平均指示器压力。
指示器功率。
指示器热效率和指示器燃油消耗率。
发动机的有效指标是什么？主要有哪些？答案:基于曲轴输出功的指数称为有效性能指数。
沈航内燃机构造课后题 附答案
第一章内燃机的工作原理和总体构造1、汽油机和柴油机在结构上有哪些主要不同？汽油机与柴油机在结构上：主要不同之处是燃油供给系统和点火装臵。
2、画出二冲程、四冲程汽油机和四冲程非增压和增压柴油机的示功图。
指出四种示功图的不同点。
四冲程汽油机示功图3、解释型号170F柴油机、6135Z柴油机、6135C-1柴油机、12V135Z柴油机和4110Q汽油机的含义。
170F柴油机——单缸、四冲程、缸径70mm、风冷柴油机6135Z柴油机——6缸、四冲程、缸径135mm、水冷、增压柴油机6135C-1柴油机——6缸、四冲程、缸径135mm、水冷、船用、第一种变型柴油机12V135Z柴油机——12缸、V型排列、四冲程、缸径135mm、水冷、增压柴油机4110Q汽油机——4缸、四冲程、缸径110mm、水冷、汽车用汽油机4、解释名词：上止点、下止点、活塞行程、气缸工作容积、燃烧室容积、气缸最大容积、内燃机排量和压缩比上止点下止点活塞行程、气缸工作容积燃烧室容积气缸最大容积内燃机排量压缩比5、四冲程内燃机的工作间隔角是多少？通常六缸机的工作顺序是什么？内燃机的工作间隔曲柄转角φ：四冲程为φ=720º/i= 180º（i为气缸数）二冲程为φ=360º/i= 180º通常四缸机的工作顺序：1-3-4-2-1通常六缸机的工作顺序：1-5-3-6-2-4-16、内燃机通常由哪些零件、机构和系统组成？机构和系统又包括哪些零件和附件？内燃机通常由下列零件、机构和系统组成：机体——各种零件、机构和系统都装在机体上。
气缸体、曲轴箱、油底壳等气缸盖——与活塞顶共同组成燃烧室，配气机构和气道布臵在上面。
机构和系统又包括哪些零件和附件曲柄连杆机构——主要运动件、活塞组、连杆组、曲轴组等组成。
供给系(燃料供给系、进排气系统)-----燃料供给系：化油器、燃料喷射系统进排气系统：空气滤清器、进、排气管、消声器配气机构——定时开启和关闭进、排气门、驱动组、传动组、气门组点火系（蓄电池点火系、磁电机点火系）——火花塞、点火线圈、断电器、分电器冷却系（水冷和风冷）——水冷：水泵、散热器、风扇、冷却水套等风冷：风扇、导风罩、散热片等润滑系(压力润滑、飞溅润滑、油雾润滑)——润滑油泵、润滑油滤清器、润滑油冷却器等起动装臵——手摇起动、电起动、压缩空气起动附件及其它特殊装臵——传感器等第二章曲柄连杆机构1、曲柄连杆机构包括哪几部分？每部分的运动规律是什么？每部分又包括哪些零件？曲柄连杆机构包括活塞组（往复运功）：活塞、活塞环、活塞销等零件连杆组（变速摆动）：连杆、连杆螺栓和连杆轴承曲轴（旋转运动）：曲轴前端、曲拐、曲轴后端及平衡重(曲拐：主轴颈、曲柄臂和曲柄销) 2、曲柄连杆机构是怎样把热能转化成机械能的？3、惯性力包括哪两种？特点如何？怎么平衡？惯性力包括：往复惯性力和离心惯性力单缸内燃机的平衡往复惯性力的平衡：单轴平衡法、双轴平衡法离心惯性力的平衡：在曲柄臂的延长部位配臵适当的平衡重多缸内燃机的平衡往复惯性力的平衡：单轴平衡、双轴平衡。
内燃机设计课后复习题答案（袁兆成主编）u
内燃机设计课后复习题答案（袁兆成主编）u第⼆章：曲柄连杆机构受⼒分析2-1写出中⼼曲柄连杆机构活塞的运动规律表达式，并说出位移、速度和加速度的⽤途。
答：X = r[(1-cosα)+ λ/4(1-cos2α)] = XⅠ+XⅡ; V = rω(sinα+sin2α*λ/2) = vⅠ+vⅡ;a = rω2(cosα+λcos2α) = aⅠ+aⅡ; ⽤途：1）活塞位移⽤于P-φ⽰功图与P-V⽰功图的转换，⽓门⼲涉的校验及动⼒计算；2）活塞速度⽤于计算活塞平均速度Vm= =18 m/s，⽤于判断强化程度及计算功率，计算最⼤素的Vmax，评价汽缸的磨损；3）活塞加速度⽤于计算往复惯性⼒的⼤⼩和变化，进⾏平衡分析及动⼒计算。
2-2⽓压⼒P g和往复惯性⼒P j的对外表现是什么？有什么不同？答：⽓压⼒Fg的对外表现为输出转矩，⽽Fj的对外表现为有⾃由⼒产⽣使发动机产⽣的纵向振动。
不同：除了上述两点，还有Fjmax < FgmaxFj总是存在，但在⼀个周期其正负值相互抵消，做功为零；Fg是脉冲性，⼀个周期只有⼀个峰值。
2-3 解：连杆⼒：；侧向⼒：；曲柄切向⼒：；径向⼒：；证明：输出⼒矩：；翻倒⼒矩：==.所以翻倒⼒矩与输出⼒矩⼤⼩相等⽅向相反。
2-4 解：1，假设每⼀缸转矩都⼀样，是均匀的，仅仅是⼯作时刻即相位不同。
如果第⼀缸的转矩为，则第⼆缸的转矩为，；第⼀主轴颈所受转矩；第⼆主轴颈所受转矩；第三主轴颈所受转矩；第四主轴颈所受转矩；2，2.5 当连杆轴颈和连杆轴承承受负荷是，坐标系应该固定在哪个零件上?2.6 轴颈负荷与轴承负荷有什么关系？互为反作⽤⼒关系2.7 什么叫做⾃由⼒？答2.8提⾼转矩均匀性的措施？答 1，增加⽓缸数2，点⽕要均匀3，按质量公差带分组4，增加飞轮惯量2.93. 为什么说连杆轴颈负荷⼤于主轴颈负荷？答主轴径主要承受往复惯性⼒和⽓压⼒，曲轴⼀般动平衡，旋转惯性⼒较⼩，主轴径较短弯曲应⼒也较⼩，连杆轴径要承受连杆传来的往复惯性⼒和⽓压⼒，还要承受连杆及曲柄销的旋转惯性⼒。
内燃机设计 袁兆成 课后习题答案 第6章
内燃机设计袁兆成课后习题答案第6章内燃机设计西南交通大学6-1答：结构措施：1）加大曲轴轴颈的重叠度A(A增大，曲轴抗弯和抗扭刚度增加)2）加大轴颈附近的过渡圆角（可减小应力集中效应，提高抗弯疲劳强度）3）采用空心曲轴（可提高曲轴抗弯强度，同时课减轻曲轴重量和曲轴离心力）4）沉割圆角（可在增加圆角半径的同时保证轴颈的有效承载长度）5）开卸载槽（在相同载荷条件下，可使曲柄销圆角的最大压力值有所降低）工艺措施：1）圆角滚压强化（表面产生剩余压应力，抵消部分工作拉伸应力，提高曲轴的疲劳强度，还可降低圆角的表面粗糙度值，消除表面缺陷）2）圆角淬火强化（用热处理的方法是金属发生组织相变，发生体积膨胀而产生残余压应力，提高疲劳强度，还能提高硬度和表面的耐磨性）3）喷丸强化处理（属于冷作硬化变形，在金属表面留下压应力，是表面硬度提高，从而提高疲劳强度）4）氮化处理（利用辉光离子氮化或气体软氮化方法，使氮气渗入曲轴表面，由于氮的扩散作用，使金属体积增大，产生挤压应力，提高疲劳强度）6-2答：1）中碳钢：绝大多数采用模锻制造2）合金钢：在强化程度较高的发动机中采用，通常加入Cr、Ni、Mo、V、W等合金元素以提高曲轴的综合力学性能；3）球墨铸铁：球墨铸铁的力学性能和使用性能优于一般铸铁，在强度和刚度能够满足的条件下，使用球墨铸铁材料能够减少制造成本。
6-3答：优点：（1）错误！未找到引用源。
增加，可以提高曲轴刚度，增加了曲柄刚度，不增加离心力。
（2）错误！未找到引用源。
增加，可增加扭转刚度，固有频率错误！未找到引用源。
增加，转动惯量Ｉ增加不多。
缺点：错误！未找到引用源。
增加，主轴承圆周速度增加，摩擦损失增加，油温提高。
６-4答：对于每个曲拐而言，连杆轴颈是一个，主轴颈有两个。
连杆轴颈承受着由连杆传来全部载荷，而每个主轴颈则只承担一半载荷，所以主轴颈载荷小于连杆轴颈载荷。
实际设计中主轴颈D1大于连杆轴颈D2，D1/D2≈1.05～1.25，因为增加主轴颈可以增加曲轴的重叠度，提高曲轴的抗弯刚度和抗疲劳强度，同时不增加曲轴的离心载荷。
内燃机设计题的答案(仅供参考)
名词解释：1自由弹势：轴瓦在自由状态下并非呈真正的半圆形，弹开的尺寸比直径稍大些，超出量称为自由弹势Δs 。
2圆角弯曲形状系数：等于圆角表面最大应力σmax 与圆角名义应力σn 之比。
3连杆螺栓基本载荷系数：工作时实际加载量△p 与工作载荷Pj 的比值。
4隧道式机体：主轴承孔不分割的机体。
5梨形环：开口处压力比较高的不均压环。
6润滑特性数：s=-（ρ+ht 〞）作为评价润滑油膜承载能力的特性参数。
7凸轮升程几何速度：只取决于凸轮形状和尺寸而与凸轮角速度无关的量dht/dρc 。
8轴瓦抗咬粘性：轴承油膜由于某种原因（冷启动，突然缺油）遭到破坏时，轴承材料不擦伤和咬死轴颈的能力。
9椭圆轴承:轴瓦是中间厚两边薄的形状。
10热强度系数：材料的拉伸极限强度σB 与热应力特性数（aE/λ）相比称为热强度系数。
11圆角扭转形状系数：等于圆角表面最大切应力与轴颈名义应力ηn 之比。
12顺应性：轴承副有几何形状偏差和变形时克服边缘负荷从而使负荷均匀化的性能。
13嵌藏性：以微量变形吸收混在机油中的外来异物颗粒而不擦伤轴颈的性能。
14外平衡：研究发动机不平衡力和力矩整个系统对外界（支承）的影响。
15内平衡：对已平衡的机器进行曲轴和机体内部所受载荷（弯矩和剪力）分析和计算。
16静平衡：质量系统运转时离心力合力为零即系统的质心位于旋转轴线上。
17动平衡：当系统旋转时不仅旋转惯性力合力Rr=0且合力矩Mr=0达到完全平衡。
18强化指标：平均有效压力Pe 和活塞平均速度Cm 的乘积。
19比重量：单位千瓦的净重。
表征工作过程的强化程度和结构设计的完善程度。
内燃机主要设计指标：1动力性指标（功率，转速，最大扭矩，最大扭矩时转速）2经济性指标（燃油消耗率）3可靠性和耐久性指标4重量和外形尺寸指标（比重量，体积功率）5低公害指标（排放物，噪音）内燃机设计的三化：产品系列化，零部件通用化，零件设计标准化。
柴油机优点:因为热效率高，所以其燃料经济性好，工作可靠性耐久性好可以采用高的增压度和较大的缸径来提高平均有效压力和功率，防火安全性好。
内燃机设计答案
1-7.内燃机仿真设计手段主要有那些？三维实体造型设计，气体、液体流动分析，冷却水温度场分析，配气相位性能优化，喷雾模拟，燃油喷射模拟，燃烧模拟，振动模拟分析，噪声仿真，整机性能一维仿真等。
1-10. 发动机工程数据库在内燃机开发设计中有何重要作用？答：由于目前的内燃机设计方法一半要用经验设计结合理论计算的模式，因此工程数据库可以使设计者更快更好的设计出符合要求的内燃机。
1-11.已知某轿车4缸汽油机采用自然吸气方式，每缸4气门，设计转速是6000r/min，气缸直径D=86mm，活塞行程S=90mm，试确定该发动机的标定功率，最大扭矩和最大扭矩对应的转速。
答：首先计算活塞平均速度，再根据发动机的类型和用途，利用表1-6选定平均有效压力，然后利用公式1-1计算标定功率和标定转速扭矩。
根据表1-2确定发动机的扭矩适应系数和转速适应系数，进而初步确定最大扭矩和最大扭矩转速。
2-3.推导单缸发动机连杆力、侧向力、曲柄切向力和径向力的表达式，并证明翻倒力矩与输出力矩大小相等方向相反。
答：侧向力FN，连杆力FL，曲柄切向力Ft，径向力FkFN = FL tanβ, FL = p/cosβ ，Ft = FL sin(α+β) = sin(α+β)，Fk = FL cos(α+β) = cos(α+β)规定Ft 与ω同向为正，Fk指向圆心为正，转矩顺时针为正。
单缸转矩为M = FL * r = F r翻倒力矩M′= - FN* h = -Ftanβr= - F r= - F r2-4.曲轴主轴颈的积累转矩如何计算，连杆轴颈转矩如何计算？如果已知一个四冲程四缸机，发火顺序1－3－4－2，试求第四主轴颈转矩和第四拐连杆轴颈转矩。
答：求某一主轴颈的转矩，只要把从第一拐起到该主轴颈前一拐的各单缸转矩叠加起来即可。
叠加时第一要注意各缸的工作相位，第二要遵循各缸转矩向后传递的原则。
求连杆轴颈转矩，根据转矩向后传递的原则，Mqi应该是前一个主轴颈上的积累转矩Mzi 与作用在本曲柄销上的切向力所引起单缸转矩的一半。
内燃机设计袁兆成答案
内燃机设计袁兆成答案【篇一：内燃机设计_袁兆成_考试要点精编_打印版】2. 组织设计组3. 调查研究4. 确定基本性能参数和结构形式。
5．拟订设计任务书。
二、设计实施阶段 1. 内燃机总布置设计，三维实体造型和虚拟装配、确定主要零部件的允许运动尺寸、结构方案、外形图。
2. 按照企业标准编制零部件图纸目录。
3. 部件三维图细致设计、零部件工作图、纵横剖面图。
三、检验阶段1. 试制多缸机样机2. 多缸机试验（磨合、调整、性能试验、耐久试pme?vh?z?npme?vm?z?d2pe??0.785(千瓦)30??验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验）四、改进与处理阶段a. 样机鉴定. b. 小批量生产c. 内燃机设计的“三化”，“三化”可以提高产品的质量、减少设计成本、组织专业化生产、提高劳动生产率、便于使用、维修和配件供应。
2、动力性指标：功率式中 pme—平均有效压力（mpa），3、转速 n：n 增加对提高 pe有利，但是转速增加后：⑴惯性力，导致负荷增加，平衡、振动问题突出，5、耐久性、可靠性指标：可靠性—在规定的运转条件下，规定的时间内，具有持续工作，不会因为故障而影响正常运转的能力。
耐久性—从开始使用起到大修期的时间。
6、柴油机优点：燃料经济性好；工作可靠性和耐久性好，因为没有点火系统；可以通过增压、扩缸来增加功率；防火安全性好，柴油挥发性差；co和hc的排放比汽油机少。
9、活塞平均速度vm↑的副作用是：又? (1??sin?)111?1??2sin2???4sin4???6sin6??281611．摩擦损失增加，导致热负荷增加、机油承载能力下降、发动机寿命降低。
2．惯? 1??2sin2?2性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低。
3．进排气1? x?r[(1?cos?)??sin2?2? r[(1?cos?)??(?cos2?)]2221??r[(1?cos?)??(1?cos2?)]＝x??x4对x求两次导数得到活塞速度和加速度22v?r?(sin???2sin2?) ＝v??v?a?r?2(cos???cos2?) ＝ a??a?x?a?a?a?o?ao10、中心曲柄连杆机构的运动规律?(r?l)?(lcos??rcos?)在?aob中，利用正弦定理，有 lr＝ sin?sin?rsin??sin???sin? ?－连杆比l?cos?? (1?sin?)222?(1??sin?)? x?(r?l)?[l(1??2sin2?)]活塞的运动可以用三角函数组成的复谐函数表示，既活塞的运动是复谐运动。
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第二章：曲柄连杆机构受力分析
2-1写出中心曲柄连杆机构活塞的运动规律表达式，并说出位移、速度和加速度的用途。
答：X = r[(1-cosα)+ λ/4(1-cos2α)] = XⅠ+XⅡ; V = rω(sinα+sin2α*λ/2) = vⅠ+vⅡ;
a = rω2(cosα+λcos2α) = aⅠ+aⅡ; 用途：1）活塞位移用于P-φ示功图与P-V示功图的转换，气门干涉的校验及动力计算；2）活塞速度用于计算活塞平均速度Vm= =18 m/s，用于判断强化程度及计算功率，计算最大素的Vmax，评价汽缸的磨损；3）活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化，进行平衡分析及动力计算。
2-2气压力P g和往复惯性力P j的对外表现是什么？有什么不同？
答：气压力Fg的对外表现为输出转矩，而Fj的对外表现为有自由力产生使发动机产生的纵向振动。
不同：除了上述两点，还有
•Fjmax < Fgmax
•Fj总是存在，但在一个周期其正负值相互抵消，做功为零；Fg是脉冲性，一个周期只有一个峰值。
2-3 解：连杆力：；侧向力：；
曲柄切向力：；径向力：；
证明：输出力矩：；
翻倒力矩：
==.
所以翻倒力矩与输出力矩大小相等方向相反。
2-4 解：1，假设每一缸转矩都一样，是均匀的，仅仅是工作时刻即相位不同。
如果第一缸的转矩为，则第二缸的转矩为，；
第一主轴颈所受转矩；
第二主轴颈所受转矩；
第三主轴颈所受转矩；
第四主轴颈所受转矩；
2，
2.5 当连杆轴颈和连杆轴承承受负荷是，坐标系应该固定在哪个零件上?
2.6 轴颈负荷与轴承负荷有什么关系？
互为反作用力关系
2.7 什么叫做自由力？
答
2.8提高转矩均匀性的措施？
答 1，增加气缸数
2，点火要均匀
3，按质量公差带分组
4，增加飞轮惯量
2.9
3. 为什么说连杆轴颈负荷大于主轴颈负荷？
答主轴径主要承受往复惯性力和气压力，曲轴一般动平衡，旋转惯性力较小，主轴径较短弯曲应力也较小，连杆轴径要承受连杆传来的往复惯性力和气压力，还要承受连杆及曲柄销的旋转惯性力。
2.10 连杆的当量质量换算原理表达式
2.11 从设计的角度出发说明什么是动力计算，以及计算出那些结果
答为了进行零件强度的计算，轴承负荷计算和输出转矩计算，曲柄连杆机构中力的计算是必不可少的。
1合成力 2 侧向力 3 连杆力 4 切向力 5 径向力 6 单杠转矩 7 翻倒力矩
2010-12-08
第三章：燃机的平衡
3-1四冲程四缸机，点火顺序1-3-4-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。
答：解：点火间隔角为 A= =180°
（1）作曲柄图和轴测图，假设缸心距为a。
一阶曲柄图二阶曲柄图轴测图
（2）惯性力分析。
根据一阶曲柄图和二阶曲柄图作力的矢量图，做如图所示的四拐平面曲轴往复惯性力矩图。
由于二阶惯性力不平衡，所以不能分析二阶力矩，因为此时随着取矩点的不同，合力矩的结果是不一样的。
一阶往复惯性力二阶往复惯性力一阶往复惯性力矩
3-2二冲程四缸机，点火顺序1-3-4-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。
并指出M j1max及出现时刻。
答：解：点火间隔角为A==90°
（1）作曲柄图和轴测图。
（2）惯性力分析。
显然，一阶和二阶往复惯性力之和都等于零，即FRjI=0，FRjII=0，静平衡。
（3）惯性力分析。
根据右手定则向第四拐中心取矩，得到在水平轴上的投影
MjIx=aCcos18°26′。
可以看出，在第一缸曲拐处于上止点前18°26′时，该机有最大一阶往复惯性力，即
旋转惯性力矩
（4）平衡措施。
采用整体平衡方法，有
3-3四冲程三缸机，点火顺序1-3-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性
力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。
并指出M j1max及出现时刻。
答：解：点火间隔角为A==240°
（1）作曲柄图和轴测图
三拐曲轴一、二阶曲柄图和轴测图
（2）做惯性力矢量图
一阶惯性力二阶惯性力
得到 ????
（3）做力矩图
往复惯性力矩图旋转惯性力图
旋转惯性力矩
（4）采用用整体平衡法
第四章：曲轴系统的扭转振动
4-1什么是扭振？扭振的现象和原因是什么？
答：定义：扭转振动是使曲轴各轴段间发生周期性相互扭转的振动，简称扭振。
现象：1）发动机在某一转速下发生剧烈抖动，噪声增加，磨损增加，油耗增加，功率下降，严重时发生曲轴扭断。
2）发动机偏离该转速时，上述现象消失。
原因：1）曲轴系统由具有一定弹性和惯性的材料组成。
本身具有一定的固有频率。
2）系统上作用有大小和方向呈周期性变化的干扰力矩。
3）干扰力矩的变化频率与系统固有频率合拍时，系统产生共振。
5-3配气凸轮除工作段外，都要有缓冲段，为什么？
答：1）由于气门间隙的存在，使得气门实际开启时刻迟于挺柱动作时刻
2）由于弹簧预紧力的存在，使得机构在一开始要产生压缩弹性变形，等到弹性变形力克服了气门弹簧预紧力之后，气门才能开始运动
3）由于缸气压力的存在，尤其是排气门，气缸压力的作用与气门弹簧预紧力的作用相同，都是阻止气门开启，使气门迟开。
上述原因的综合作用使得气门的实际开启时刻迟于理论开启时刻，若没有缓冲段，气门的初速度短时间由零变得很大，有很强的冲击作用。
同样，当气门落座时末速度很大，会对气门座产生强烈冲击，气门机构的磨损和噪声加剧。
为了补偿气门间隙以及预紧力和气缸压力造成的弹性变形，要在实际工作段前后增设缓冲段，保证气门开启和落座时处于很小的速度。
第六章：曲轴飞轮组设计
6-1提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施分别有哪些？为什么？
答：结构措施：1）加大曲轴轴颈的重叠度A(A增大，曲轴抗弯和抗扭刚度增加)
2）加大轴颈附近的过渡圆角（可减小应力集中效应，提高抗弯疲劳强度）
3）采用空心曲轴（可提高曲轴抗弯强度，同时课减轻曲轴重量和曲轴离心力）4）沉割圆角（可在增加圆角半径的同时保证轴颈的有效承载长度）
5）开卸载槽（在相同载荷条件下，可使曲柄销圆角的最大压力值有所降低）工艺措施：1）圆角滚压强化（表面产生剩余压应力，抵消部分工作拉伸应力，提高曲轴的疲劳强度，还可降低圆角的表面粗糙度值，消除表面缺陷）
2）圆角淬火强化（用热处理的方法是金属发生组织相变，发生体积膨胀而产生残余压应力，提高疲劳强度，还能提高硬度和表面的耐磨性）
3）喷丸强化处理（属于冷作硬化变形，在金属表面留下压应力，是表面硬度提高，从而提高疲劳强度）
4）氮化处理（利用辉光离子氮化或气体软氮化方法，使氮气渗入曲轴表面，由于氮的扩散作用，使金属体积增大，产生挤压应力，提高疲劳强度）6-2曲轴的连杆轴颈不变，增大主轴颈直径D1，有何优点？缺点是什么？
答：D2不变，D1增大
优点: 1. 可提高曲轴刚度，增加曲柄刚度而不增加离心力
2. 可增加扭转刚度，固有频率We增加，转动惯量I增加不多
缺点：主轴承圆周速度增加，摩擦损失增加，油温升高。
9-2对燃机滑动轴承减摩层都要求有哪些性能？
答：主要有三方面要求：
1)抗咬粘性。
油膜遭破坏时，轴承材料不擦伤和咬死轴颈，即亲油性好。
2)顺应性。
轴承副有几何形状偏差和变形时具有克服边缘负荷从而使负荷均匀的能力。
3)嵌藏性。
具有以微量塑性变形吸收混在机油中的外来异物颗粒(金属磨屑，灰尘等)的能
力。